바퀴가 돌다 보면 왜 거꾸로 도는 것처럼 보일까

바퀴가 돌다 보면 왜 거꾸로 도는 것처럼 보일까

 

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왜 거꾸로 도는 것처럼 보일까

스트로보에 대해 생각해 본 적 있나요

바퀴가 돌고 있는 모습을 보다 보면
잘 돌던 바퀴가 어느 순간
거꾸로 도는 것처럼 보일 때가 있습니다

실제로는 방향이 바뀌지 않았음에도 말이죠

 

https://youtu.be/SVkCKjuBQxM

 

빛이 깜빡이고 있을 때
우리의 눈으로 깜빡임의 속도를 따라갈 수 있다면
깜빡임 볼 수 있지만
눈으로 따라갈 수 없을 정도로 빠르게 깜빡인다면
깜빡임을 인지하지 못해
가만히 있는 것처럼 보이게 됩니다

이때 우리가 깜빡임을
인지하지 못하게 되는 최소 주파수를
임계 융합 주파수라고 합니다

사람의 임계 융합 주파수는
실험에 따라 조금 다르고 환경에 따라 달라지지만
보통 60Hz인 것으로 알려져 있습니다

60Hz라는 건 1초에 59번 깜빡이면
그 깜빡임을 볼 수 있지만
60번 이상 깜빡이면
가만히 있는 것처럼 보인다는 뜻입니다

이렇게 깜빡임을 볼 수 없는 이유는
우리의 눈이 가지고 있는 한계 때문입니다

잘 돌던 바퀴가 갑자기 거꾸로 도는 것처럼 보이는 이유도
이런 눈의 한계 때문입니다

지금 보이는 것처럼 12시 방향에 표시가 된 바퀴가
4초에 한 바퀴를 돈다고 했을 때
임계 융합 주파수가 2Hz라고 하면
쉽게 말해 1초에 1번 깜빡임을 볼 수 있다고 하면

바퀴의 표시가 1초에는 12시(1초부터 시작)
2초에는 3시
3초에는 6시
4초에는 9시에 가있을 것입니다

그리고 다시 5초에는 12시로 돌아오면서
이 과정을 반복하게 되고
우리는 바퀴가 시계 방향으로 돌고 있다는 걸 알 수 있습니다

그런데 만약 3초에 1번 깜빡임을 볼 수 있다고 하면
1초, 4초, 7초, 10초, 13초, 16초에 바퀴를 보게 되고
이 과정이 반복되면 바퀴가
시계 반대 방향으로 도는 것처럼 보이게 됩니다
실제로 바퀴는 시계 방향으로 돌고 있음에도 말이죠

바퀴가 거꾸로 도는 것처럼 보이는 이유가
바로 이런 원리입니다

우리가 눈으로 볼 수 있는 한계점은 언제나 같은데
바퀴의 속도가 점점 빨라지면

다시 말해 바퀴가 돌고 있다는 그 기준점의 속도가 빨라지면
그 속도를 따라가지 못하게 됩니다

기준점은 한 바퀴를 빠르게 돈 것인데
우리 눈에는 너무 빨라 기준점이 뒤로 간 것처럼 보인다는 것입니다

그래서 거꾸로 도는 것처럼 보이기도 하고
바퀴의 속도에 따라 천천히 도는 것처럼 보이기도 하고
때로는 가만히 있는 것처럼 보이기도 하는 것입니다

일종의 착시라고 할 수 있죠

이런 현상을 빠르게 깜빡이는 빛을 내는 섬광등인
스트로브에서 이름을 따
스트로보 효과라고 부르거나

마차의 바퀴가 거꾸로 도는 것처럼 보였기 때문에
마차 바퀴 현상이라고 부릅니다

스트로보 효과를 이용해 떨어지는 물을 보면
신기한 현상이 일어나기도 합니다

떨어지는 물에 빛을 빠르게 비추면
물이 떨어지는 것이 아니라
올라가는 것처럼 보이기도 하고
멈춰있는 것처럼 보이기도 합니다

하지만 실제로 물은 떨어지고 있기 때문에
이렇게 컵을 가져다 대면 물이 채워지는
마법 같은 일이 일어납니다